Что такое литье пластмасс под давлением | Всё, что нужно знать
Введение в литьё под давлением
Литьё под давлением пластмасс широко используется для производства крупносерийных пластиковых деталей на заказ. Этот процесс особенно выгоден для массового производства, когда одна и та же деталь изготавливается тысячи или даже миллионы раз подряд. Главное преимущество услуги литья под давлением — возможность масштабировать производство. После оплаты первоначальных затрат себестоимость единицы продукции в процессе литья минимальна и существенно снижается с увеличением объёма выпуска.
Этапы литья под давлением пластмасс
Процесс литья под давлением включает шесть основных этапов:
Зажим формы: Первый шаг — зажать пресс-форму, чтобы подготовить её к впрыску материала.
Впрыск: Следующий шаг — впрыск расплавленного пластика в форму. Сначала пластик плавится в машине, затем впрыскивается в форму, где остывает и затвердевает, принимая итоговую форму.
Давление выдержки: После впрыска расплавленный пластик находится в полости формы. На этом этапе давление впрыска заменяется на давление выдержки, чтобы уплотнить материал и обеспечить заполнение всех участков формы.
Охлаждение: После впрыска и выдержки начинается охлаждение, которое критически важно для затвердевания пластика и сохранения формы изделия.
Открытие формы: После охлаждения и затвердевания пластика форма открывается для извлечения детали.
Извлечение изделий: Заключительный этап — удаление готовой детали из формы, обычно с помощью выталкивателей.
Виды литья под давлением пластмасс
Существует несколько технологий литья под давлением: стандартное литьё, двухкомпонентное литьё, литьё с обрезинкой (овер-молдинг), литьё с закладными деталями и другие специализированные методы. Каждый тип имеет свои преимущества и применяется для изготовления определённых деталей. Выбор подходящей технологии литья для ваших изделий позволяет значительно снизить затраты.
Стандартное литьё под давлением
Самый распространённый способ. Гранулы термопластичной смолы поступают в машину, плавятся, впрыскиваются в форму, охлаждаются и выбрасываются как готовая деталь. Используется для серийного производства.
Двухкомпонентное литьё (Two-Shot Molding)
Двухкомпонентное литьё (2K или двойное литьё) позволяет получать изделия из двух разных материалов за один цикл, если в разных зонах изделия требуются различные свойства.
Овермолдинг (доливка/заливка поверх)
Вторичный пластик впрыскивается поверх основной детали, находящейся в форме. Получается двухкомпонентная деталь с внутренним ядром и внешним слоем. Применяется для ручек, кнопок, уплотнителей и пр.
Металлические, керамические или другие не пластиковые вставки помещаются в форму перед впрыском пластика. Используется для электротехнических и механических изделий.
Литьё с газовым сопровождением
В расплавленный пластик под высоким давлением вводится газ (обычно азот), чтобы создать полости внутри изделия, снизить усадку и деформации. Используется для крупных полых изделий.
Литьё с водяным сопровождением
В расплавленный пластик вводится вода под давлением, что ускоряет охлаждение и улучшает внешний вид. Позволяет сократить цикл.
Пеновое литьё
В пластик добавляется вспенивающий агент для получения лёгких пеноматериалов. Применяется для мебели, автокомпонентов и др.
Литьё термореактивных пластиков
Используется для термореактивных пластиков, таких как силикон, полиуретан и эпоксидные смолы. Процесс отличается от литья термопластов.
Литьевая машина
Литьевая машина — это сложный механизм, состоящий из различных узлов для изготовления пластиковых изделий. В первую очередь она делится на две основные части: узел запирания и узел впрыска.
Узел запирания
Узел запирания надёжно прижимает половинки формы друг к другу во время впрыска. Обеспечивает необходимое усилие для противодействия впрыску и сохраняет форму закрытой до конца цикла. Также выполняет выталкивание изделий и поддерживает соосность плит.
В состав узла входят: плита, стяжные тяги, система запирания и система выталкивания. Плита удерживает форму, тяги обеспечивают движение и выравнивание, система запирания перемещает подвижную плиту, а система выталкивания выбрасывает изделие.
Узел впрыска
В этом узле гранулы плавятся и подаются в форму. Он обеспечивает подачу и плавление материала, а также заполнение полостей под нужным давлением и скоростью.
Узел состоит из бункера, цилиндра, нагревателей, винта и сопла. Бункер — для подачи сырья, цилиндр с винтом и нагревателями плавит пластик, винт подаёт его по длине цилиндра, а сопло впрыскивает в форму.
Пресс-формы для литья пластмасс
Пресс-формы играют ключевую роль в процессе. Именно они придают изделию нужную форму. Их конструкция и качество напрямую влияют на характеристики и стоимость продукции.
Роль и проектирование формы
Основная задача формы — формировать изделие. Она состоит из двух половин, которые при смыкании образуют полость. В расплавленном виде пластик полностью заполняет эту полость и принимает нужную форму.
Проектирование пресс-формы — сложный процесс, требующий глубокого понимания используемых материалов, формы и особенностей изделия, а также требований к процессу. Форма должна быть спроектирована для лёгкого выброса детали и выдерживать высокие давления и температуры.
Принцип формования
В процессе формования расплавленный пластик движется по системе каналов (литник, распределители, полости), где и затвердевает в изделие.
Литники, распределители, полости
Литник — это канал, по которому пластик поступает из машины в форму, распределители — каналы от литника к полостям, полости — собственно объёмы изделия.
Формы с одной и несколькими полостями
Формы бывают с одной или несколькими полостями. Многокавитные формы сложнее и дороже, но существенно повышают производительность при больших объёмах.
Особенности проектирования многокавитных форм
При проектировании многокавитных форм важно обеспечить равномерное распределение пластика по всем полостям, для чего тщательно рассчитываются распределители, литники и при необходимости используются горячеканальные системы.
Влияние условий формования на конечное изделие
Такие параметры, как температура и давление впрыска, скорость охлаждения и время операций, сильно влияют на качество готового изделия и должны быть точно контролируемы.
Требования к конструкции форм
Форма должна быть прочной и точной, чтобы выдерживать давление и температуру. Материал формы должен быть устойчив к коррозии и износу — обычно это закалённая сталь, предварительно упрочнённая сталь, алюминий, бериллиевая бронза.
Также важно спроектировать эффективную систему охлаждения, чтобы отводить тепло от пластика.
Влияние конструкции формы на её стоимость
Стоимость формы зависит прежде всего от сложности. Сложные формы или формы с множеством полостей стоят дороже. Также важен выбор материала: закалённая сталь стоит дороже алюминия.
Однако даже высокая начальная стоимость может быть окуплена большим тиражом продукции, а качественная форма служит миллионы циклов — это выгодное вложение для крупносерийного производства.
Значение материала формы
Материал формы определяет её долговечность, производительность и качество изделий. Например, формы из закалённой стали наиболее износостойки и обеспечивают высокое качество поверхности, но они дороже и производятся дольше. Алюминиевые формы дешевле и быстрее изготавливаются, но менее долговечны и не позволяют реализовать мельчайшие детали или зеркальную поверхность.
Гарантия качества пресс-форм Neway
Neway — ведущий производитель пресс-форм. Мы предлагаем комплексную программу гарантии качества и производительности наших форм. Используем современные методы проектирования и производства, а наши инженеры работают с заказчиком на каждом этапе.
Одноразовые формы
В услуге быстрого изготовления пресс-форм Neway прототипные формы изготавливаются за 24 часа и позволяют получать 100% аналоги серийных деталей. Срок службы таких форм очень короткий (обычно менее 50 образцов), но они подходят для отработки конструкции до запуска производства.
Формы для малых серий
Neway может настроить ресурс формы под ваши задачи, например, сделать форму только на 500 впрысков — это снижает первоначальные затраты, сохраняя качество.
Формы для средних серий
Для средних и крупных серий Neway гарантирует пожизненное обслуживание и бесплатную профилактику формы независимо от объёма производства.
Собственное производство пресс-форм Neway
В Neway все пресс-формы изготавливаются собственными силами. Опытные инженеры и техники тесно сотрудничают с заказчиками для проектирования и изготовления форм под конкретные задачи. Используются современные CAD/CAM-системы и ЧПУ-оборудование для обеспечения точности и качества.
Формы для литья с закладными деталями
Литьё с закладными деталями — это впрыск пластика вокруг закладной детали из другого материала (например, металлического стержня или сложной сборки). Итоговое изделие — единая деталь с полностью залитой закладкой. Метод часто используется для сочетания прочности металла и гибкости пластика.
Самонесущие формы
Это формы, которые можно использовать без дополнительного опорного каркаса. Обычно выполняются из прочных материалов — стали или алюминия, применяются для крупных или сложных изделий.
Состав стоимости литья под давлением пластмасс
Стоимость включает цену формы, материала, услуги литья, контроль качества и упаковку.
Стоимость пресс-формы
Это одна из основных статей расходов и включает проектирование и изготовление. Цена сильно зависит от сложности детали, числа полостей и материала формы.
Способы снижения стоимости формы
Снизить стоимость можно за счёт упрощения конструкции, выбора оптимального материала и технологической оптимизации, а также сокращения отходов.
Стоимость материалов
Включает цену пластиковой смолы, которая зависит от типа, рыночной стоимости и требуемого объёма.
Стоимость литья
Включает эксплуатацию машины и оплату труда, зависит от времени цикла, сложности детали и эффективности оборудования.
Контроль качества и упаковка
Эти этапы также влияют на итоговую стоимость. Контроль заключается в проверке соответствия изделий требованиям, упаковка — в подготовке изделий к отгрузке.
Распространённые материалы для литья под давлением
Для литья используются различные материалы, каждый со своими свойствами и назначением. Вот некоторые из них:
Акрил (PMMA) литьё под давлением
Свойства: Акрил (PMMA) — прозрачный, жёсткий пластик, напоминающий стекло. Обладает отличной атмосферостойкостью, устойчив к температурам, ультрафиолету и ударам.
Применение: Используется там, где требуется прозрачность и прочность: окна, световые люки, вывески.
Марки и бренды:
Марка PMMA | Ключевые свойства | Применение |
|---|---|---|
Plexiglas® (стандартный PMMA) | Оптическая прозрачность, лёгкость формования | Прозрачные дисплеи, вывески, автомобильные фары |
Altuglas® (ударопрочный PMMA) | Высокая ударная вязкость, прозрачность | Защитные экраны, авиационные окна, панели приборов |
Optix® (оптический PMMA) | Оптимальная прозрачность | Оптические линзы, объективы камер, медтехника |
Lucite® (высокопрочный PMMA) | Прочность, устойчивость к UV | Архитектурное остекление, светильники, авиаокна |
Acrylite® (UV-стойкий PMMA) | Защита от UV, прозрачность | Наружные вывески, защитные панели, световые люки |
АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол) литьё под давлением
Свойства: АБС — жёсткий, ударопрочный пластик, легко формуется, имеет хорошую размерную стабильность.
Применение: Используется для автокомпонентов, игрушек, бытовой электроники и др.
Марки и бренды:
Марка ABS | Ключевые свойства | Применение |
|---|---|---|
Универсальный ABS | Сбалансированные свойства, легко формуется | Потребительские товары, автосалон, игрушки |
Высокоударный ABS | Высокая прочность и ударная вязкость | Защитное оборудование, внешние детали авто |
Огнестойкий ABS | Самозатухающий, соответствует нормам пожаробезопасности | Корпуса электроники, бытовая техника |
UV-стабилизированный ABS | Устойчив к ультрафиолету, подходит для улицы | Наружные вывески, внешние автокомпоненты |
Нейлон (ПА) литьё под давлением
Свойства: Нейлон (полиамид, ПА) — прочный, гибкий пластик, устойчив к износу, нагреву и химии.
Применение: Используется для шестерён, втулок, автокомпонентов и других деталей, где требуется долговечность и гибкость.
Марки и бренды:
Марка | Ключевые свойства | Применение |
|---|---|---|
PA6 | Высокая вязкость, ударопрочность | Автокомпоненты, шестерни, подшипники |
PA66 | Прочность, жёсткость, термостойкость | Структурные детали, электрические разъёмы |
PA11 | Гибкость, химстойкость | Топливные трубки, шланги, изоляция кабелей |
PA12 | Низкое водопоглощение, химстойкость | Медицинские изделия, упаковка |
PA46 | Исключительная термостойкость и прочность | Высокотехнологичные инженерные детали |
Поликарбонат (PC) литьё под давлением
Свойства: Прочный, ударостойкий материал с отличной прозрачностью, позволяет формовать сложные формы.
Применение: Используется для изделий с требованиями к прозрачности и ударопрочности — очки, медоборудование, автокомпоненты.
Марки и бренды:
Марка | Ключевые свойства | Применение |
|---|---|---|
Поликарбонат (PC) | Ударопрочность, прозрачность, электрическая изоляция | Защитные каски, линзы, медтехника |
Lexan PC | Прочность, стойкость к UV, огнестойкость | Аэрокосмические детали, автосветотехника |
Makrolon PC | Жёсткость, размерная стабильность | Электрические разъёмы, защитные кожухи |
Calibre PC | Химстойкость, низкое влагопоглощение | Пищевые контейнеры, медизделия |
LEXAN 9034 PC | Термостойкость, прозрачность | Знаки, кожухи, лицевые щитки |
Полиэтилен (PE) литьё под давлением
Свойства: Лёгкий, прочный, химически устойчивый пластик. HDPE более прочный и жёсткий, LDPE — мягче и гибче.
Применение: Используется для упаковки, контейнеров, труб, игрушек и др.
Марки и бренды:
Полиоксиметилен (POM) литьё под давлением
Свойства: Полиоксиметилен (ацеталь) — конструкционный пластик с высокой жёсткостью, низким трением и отличной износостойкостью, устойчив к воде, теплу и химии.
Применение: Используется для точных деталей с высокой жёсткостью и низким трением — шестерни, подшипники, крепёж.
Марки и бренды:
Марка POM | Ключевые свойства | Применение |
|---|---|---|
Delrin® | Универсальность, высокая жёсткость, размерная стабильность | Шестерни, втулки, крепёж, автокомпоненты |
Delrin® AF | Низкое трение, износостойкость, с PTFE | Подшипники, втулки, транспортеры, движущиеся части |
Delrin® 570 | FDA-допуск, химстойкость | Оборудование для пищевой промышленности, медтехника, ленты |
Hostaform® | Инженерные свойства, высокая прочность | Автокомпоненты, точные шестерни, электродетали |
Celcon® | Низкое трение, износостойкость | Втулки, конвейерные детали, насосные узлы |
Полипропилен (PP) литьё под давлением
Свойства: Полипропилен — лёгкий, термостойкий, гибкий, с отличной электроизоляцией, широко применяется для изделий, требующих термостойкости, изоляции и низкой себестоимости.
Применение: Используется в упаковке, текстиле, автокомпонентах, многоразовых контейнерах и др.
Марки и бренды:
Марка PP | Ключевые свойства | Применение |
|---|---|---|
Гомополимер PP | Жёсткость, химстойкость, экономичность | Автокомпоненты, контейнеры, упаковка, игрушки |
Сополимер PP | Ударопрочность, гибкость, универсальность | Бамперы, детали техники, спортинвентарь |
Случайный сополимер PP | Прозрачность, ударопрочность, универсальность | Пищевая упаковка, прозрачные контейнеры, медкомпоненты |
Стеклонаполненный PP | Прочность, жёсткость, размерная стабильность | Автоинтерьеры, промышленные детали |
Гомополимер PP с UV-стабилизацией | UV-стойкость, жёсткость, атмосферостойкость | Садовая мебель, садовая техника, наружные автодетали |
Полистирол (PS) литьё под давлением
Свойства: Полистирол — жёсткий, хрупкий пластик, часто используется для одноразовых изделий благодаря низкой цене. Есть обычный и ударопрочный типы.
Применение: Одноразовая посуда, модели, коробки для CD и прочие потребительские изделия.
Марки и бренды:
Марка PS | Ключевые свойства | Применение |
|---|---|---|
Обычный PS | Хорошая прозрачность, жёсткость, доступность | Упаковка, одноразовая посуда, потребтовары |
Ударопрочный PS (HIPS) | Высокая ударопрочность, жёсткость, средняя цена | Игрушки, автокомпоненты, внутренности холодильников |
Кристаллический PS (CPS) | Высокая прозрачность, оптическое качество, хрупкость | Оптические линзы, CD-боксы, прозрачная упаковка |
Термостойкий PS (HHPS) | Термостойкость, сохраняет прозрачность, высокая цена | Контейнеры для СВЧ, поддоны для еды |
Огнестойкий PS (FRPS) | Огнестойкость, низкое дымовыделение, изоляция | Корпуса электроники, интерьер авто, защитное оборудование |
Термопластичный эластомер (TPE) литьё под давлением
Свойства: TPE сочетает свойства эластомеров (резин) и технологичность термопластов. Гибкий, прочный, может формоваться в различные формы.
Применение: Используется для гибких и долговечных изделий — уплотнители, прокладки, рукоятки с мягким покрытием и др.
Марки и бренды:
Марка TPE-TPV | Ключевые свойства | Применение |
|---|---|---|
Универсальный TPE-TPV | Гибкость, эластичность, простота обработки | Уплотнители, прокладки, интерьер авто |
Высокоэластичный TPE-TPV | Высокая растяжимость, возврат упругости | Медицинские трубки, спортивная одежда, амортизаторы |
Маслостойкий TPE-TPV | Устойчивость к маслам и химии, долговечность | Автомобильные шланги, промышленные уплотнения, транспортерные ленты |
UV-стойкий TPE-TPV | Устойчивость к ультрафиолету и погоде | Оборудование для улицы, внешние автодетали |
Soft-Touch TPE-TPV | Мягкость на ощупь, гибкость | Ручки, бытовая электроника, медизделия |
Термопластичный полиуретан (TPU) литьё под давлением
Свойства: TPU — универсальный пластик с высокой эластичностью и прозрачностью, устойчив к маслам, смазкам и износу.
Применение: TPU используется там, где нужны гибкость, долговечность и прозрачность — чехлы для телефонов, медицинские приборы, автокомпоненты.
Марки и бренды:
Марка TPU | Ключевые свойства | Применение |
|---|---|---|
Стандартный TPU | Гибкость, прочность, износостойкость, химстойкость | Уплотнители, обувь, автокомпоненты |
Высокоэластичный TPU | Высокая эластичность и упругость, прочность на разрыв | Амортизаторы, медицинские трубки, спорттовары |
Износостойкий TPU | Устойчивость к истиранию, долговечность, гибкость на морозе | Конвейеры, промышленные ролики, обувь |
UV-стойкий TPU | Устойчивость к ультрафиолету и погоде | Оборудование для улицы, внешние автодетали |
Огнестойкий TPU | Огнестойкость, низкое дымовыделение, электроизоляция | Пожарная безопасность, корпуса электроники |
Выбор материала для литья пластмасс
Выбор материала играет ключевую роль в успехе проекта литья. Материал должен соответствовать функциональным и эстетическим требованиям, быть совместимым с процессом литья и вписываться в бюджет. Глубокое понимание свойств и преимуществ материалов поможет сделать правильный выбор.
Плюсы и минусы литья под давлением
Как и любой производственный процесс, литьё пластмасс имеет свои преимущества и недостатки. Их знание поможет определить, подходит ли процесс для вашего проекта.
Преимущества литья под давлением
1. Высокая производительность: Литьё под давлением — это быстрый процесс для больших серий. После запуска оборудования можно получать тысячи деталей за короткое время.
2. Сложная геометрия: Позволяет производить детали сложных форм и разных размеров.
3. Высокая эффективность: Очень эффективный процесс с низким уровнем отходов. Можно использовать регранулят, что ещё больше снижает потери.
4. Гибкость по материалам и цвету: Литьё под давлением поддерживает широкий выбор материалов и цветов, что позволяет производить детали с разными свойствами и внешним видом.
Недостатки литья под давлением
1. Высокие начальные затраты: Стоимость оборудования и форм велика, но распределяется на большое количество изделий.
2. Ограничения по конструкции: Хотя литьё позволяет сложную геометрию, для очень тонких стенок или глубоких поднутрений есть ограничения.
3. Ограниченный выбор материалов: Не все пластики подходят для литья; некоторые имеют недостаточную текучесть или разрушаются при температурах процесса.
Важные моменты для литья пластмасс
При подготовке проекта необходимо учесть несколько ключевых факторов.
Финансовые аспекты
Финансовая сторона всегда важна: цена машины, форм, материалов и труда. Важно учитывать как стартовые вложения, так и последующие расходы на производство.
Требуемый объём
Количество изделий также принципиально. Литьё под давлением наиболее выгодно для массового производства — при малых объёмах эффективнее применять другие методы.
Конструкторские факторы
Конструкция детали играет критическую роль: должна быть удобной для литья (толщина стенок, углы выхода, поднутрения). Она также влияет на выбор материала и конструкции формы.
Производственные аспекты
Длительность цикла, эффективность машины и система контроля качества влияют на себестоимость и качество изделий.
Эффективность литья под давлением
Несмотря на сложности, литьё под давлением — универсальный и эффективный процесс, позволяющий выпускать детали различной сложности и из разных материалов и цветов. При правильном планировании это выгодное решение для крупносерийного производства.
Применение литья пластмасс под давлением
Литьё пластмасс под давлением применяется во многих отраслях:
Автомобильная промышленность: Применяется для производства как внутренних (панели, ручки), так и наружных (бамперы, решётки) деталей. Процесс позволяет изготавливать сложные изделия из разных материалов, отвечая разнообразным требованиям отрасли.
Медицина: Литьё широко используется для производства медицинских изделий — от хирургических инструментов до имплантатов. Требуется высокая точность и повторяемость.
Потребительские товары: Множество изделий повседневного спроса — игрушки, бытовая техника, электроника — производятся литьём под давлением. Процесс позволяет изготавливать детали разных форм, размеров и цветов.
Упаковка: Применяется для контейнеров, крышек, упаковочных компонентов, где важны точность и повторяемость.
В итоге, литьё под давлением — универсальный и эффективный производственный процесс для разных отраслей и задач. Грамотное планирование позволяет сделать его экономически выгодным для массового выпуска.
Варианты материалов для литья под давлением
